DE60029344T2 - DEVICE FOR CLEANING A CORE REACTOR FUEL ELEMENT - Google Patents

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    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/001—Decontamination of contaminated objects, apparatus, clothes, food; Preventing contamination thereof
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G21C17/06—Devices or arrangements for monitoring or testing fuel or fuel elements outside the reactor core, e.g. for burn-up, for contamination
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung eines Kernreaktor-Brennelements und insbesondere eines Brennelements eines Druckwasserreaktors.The The invention relates to a device for cleaning a nuclear reactor fuel element and in particular a fuel element of a pressurized water reactor.

Die Brennelemente der Leichtwasserreaktoren und insbesondere die Brennelemente der Druckwasserreaktoren werden durch Brennstabbündel gebildet, die in einer Brennelement-Tragstruktur in zueinander parallelen Stellungen gehalten werden. Die Brennstäbe selbst werden durch lange Rohre gebildet, generell etwas länger als 4 m und ungefähr 1 cm dick, die mit Brennstofftabletten gefüllt sind. Die Brennstäbe sind in der Brennelement-Tragstruktur so angeordnet, dass zwischen ihnen Zirkulationsräume für das Kühlwasser des Kernreaktors vorhanden sind. Das Kühlwasser des Kernreaktors fließt in den Räumen zwischen den Brennstäben in der axialen Richtung des Bündels, entsprechend der Ausrichtung der Brennstäbe.The Fuel elements of the light water reactors and in particular the fuel elements The pressurized water reactors are formed by fuel rod bundles, which in one Fuel element supporting structure held in mutually parallel positions become. The fuel rods themselves are formed by long tubes, generally slightly longer than 4 m and about 1 cm thick, which are filled with fuel pellets. The fuel rods are in the fuel assembly supporting structure so arranged between them Circulation spaces for the cooling water of the nuclear reactor are present. The cooling water of the nuclear reactor flows in the spaces between the fuel rods in the axial direction of the bundle, according to the orientation of the fuel rods.

Die Brennelemente befinden sich im Kern des Reaktors, mit vertikal ausgerichteten Achsen, so dass sie vom Kühlwasser des Kernreaktors von unten nach oben durchquert werden, zwischen ihrem Unterteil, der auf einer Reaktorkern-Stützplatte ruht, und ihrem Oberteil, auf dem eine Oberplatte des Kerns ruht, die den Brennelementen Halt gibt.The Fuel elements are located in the core of the reactor, with vertically aligned Axes, leaving them from the cooling water of the nuclear reactor are traversed from bottom to top, between its lower part, which rests on a reactor core support plate, and its upper part, on which a top plate of the core rests, which hold the fuel elements gives.

Nach einer bestimmten Betriebszeit des Kernreaktors muss ein Brennelementwechsel stattfinden, indem man einen Teil der Brennelemente ersetzt, die sich eine bestimmte Dauer in dem Kern des Reaktors befanden oder die für einen vorher festgelegten relativen Abbrand bestimmt waren, oder auch sich verschlechternde Brennelemente, bei denen die Gefahr besteht, dass sie radioaktive Produkte in das Kühlwasser des Reaktors ausscheiden.To a certain operating time of the nuclear reactor has a fuel element change take place by replacing a part of the fuel elements that a certain duration was in the core of the reactor or the for a predetermined relative burnup were determined, or even deteriorating fuel elements that are at risk that they precipitate radioactive products in the cooling water of the reactor.

Die dem Reaktorkern entnommenen abgebrannten Brennelemente werden generell in ein Entaktivierungsbecken in der Nähe des Reaktorgebäudes transportiert und dort gelagert.The Spent fuel assemblies taken from the reactor core generally become transported into a Entaktivierungsbecken near the reactor building and stored there.

Im Innern des Entaktivierungsbeckens werden die Brennelemente unter Wasser in einem Lagergestell gelagert, das auf dem Boden des Entaktivierungsbeckens steht. Die Lagergestelle umfassen eine Gruppe vertikaler Zellen von geradliniger prismatischer Form und einer Höhe, die wenigstens der axialen Länge eines Brennelements entspricht, von denen jede dazu bestimmt ist, ein Brennelement so aufzunehmen, dass seine Längsachse vertikal ausgerichtet ist. Das Brennelement ist in der Zelle des Lagergestells so angeordnet, dass seine Stellung der Stellung entspricht, die es im Reaktorkern einnimmt, das heißt, dass sein unteres Ende, oder unterer Ansatz, sich auf dem Boden der Zelle des Lagergestells befindet und sein oberes Ende, oder oberer Ansatz, am oberen Ende des Lagergestells. Die Tiefe des Entaktivierungsbeckens ist ausreichend groß, dass der obere Teil der Brennelemente sich so weit unter dem Pegelstand des Wassers befindet, dass der biologische Schutz des Personals, das in der Umgebung des Beckenrands arbeitet, sichergestellt ist. Die Brennelement-Tragstruktur umfasst Endansätze (unten und oben) und transversale Abstandshaltergitter, welche die Brennstäbe in der Längsrichtung der Brennelemente halten, wobei diese Elemente durch Führungsrohre miteinander verbunden sind, die sich im Innern des Bündels in bestimmten Positionen befinden, wobei sie Stäbe ersetzen. Die Bauelemente des Gestells, wie etwa die Abstandshaltergitter und die Ansätze, grenzen zusammen mit den Brennstäben zahlreiche Zwischenräume mit kleinen Abmessungen ab. Ebenso weisen die Räume zwischen den Brennstäben im Querschnitt der Brennelemente relativ kleine Abmessungen auf. Das Kühlwasser des Kernreaktors kann eventuell Abfälle mitführen, gebildet durch aktivierte Metalle oder Oxide, die sich in den Lücken zwischen den Bauelementen des Gestells und den Brennstäben oder zwischen den Brennstäben festsetzen können.in the Inside the Entaktivierungsbeckens the fuel elements are under Water stored in a storage rack resting on the bottom of the deactivation tank stands. The storage racks comprise a group of vertical cells of rectilinear prismatic shape and a height which is at least the axial Length of one Fuel element corresponds, each of which is intended to a Take fuel element so that its longitudinal axis aligned vertically is. The fuel assembly is disposed in the cell of the storage rack so that its position corresponds to the position it has in the reactor core occupies, that is, that his lower end, or lower approach, is on the ground the cell of the storage rack is located and its upper end, or upper approach, at the top of the storage rack. The depth of the deactivation basin is big enough, that the upper part of the fuel elements is so far below the water level of the water is that the biological protection of the staff, which works in the vicinity of the pelvic border, is ensured. The fuel assembly support structure includes final approaches (bottom and top) and transverse spacer grids, which are the fuel rods in the longitudinal direction holding the fuel elements, these elements by guide tubes are interconnected inside the bundle in certain positions, replacing rods. The components of the Frames, such as the spacer grids and the approaches, boundaries along with the fuel rods numerous spaces from small dimensions. Similarly, the spaces between the fuel rods in cross section the fuel elements relatively small dimensions. The cooling water of the nuclear reactor may possibly carry waste, formed by activated Metals or oxides that are in the gaps between the components of the rack and the fuel rods or between the fuel rods can fix.

Es kann notwendig sein, die dem Reaktorkern entnommenen abgebrannten Brennelemente zu reinigen, um Abfälle zu entfernen, die eventuell zwischen dem Gestell und den Brennstäben oder zwischen den Brennstäben eingeklemmt sind. Dies kann vor dem Brennelementwechsel stattfinden oder vor dem Transport in eine Inspektions- und Reparatureinrichtung oder eine Wiederaufbereitungsanlage. Eventuell in den Brennelementen eingeklemmte Abfälle könnten sich nämlich während des Transports oder während der an den Brennelementen ausgeführten Arbeitsgänge lösen, so dass diese stark aktivierten Abfälle unerwünschte Kontaminationen verursachen könnten. Wenn man das Brennelement wieder in den Reaktorkern einführt, ohne es gereinigt zu haben, führt dies zu einer Erhöhung der Aktivität im Primärkreis.It may be necessary, the spent fuel taken from the reactor core Clean fuel assemblies to remove any waste sandwiched between the frame and the fuel rods or between the fuel rods are. This can take place before the fuel element change or before the Transport to an inspection and repair facility or a Reprocessing plant. Possibly trapped in the fuel elements scraps could Namely while transport or while the executed on the fuel elements operations to solve, so that these heavily activated wastes cause unwanted contamination could. If you introduce the fuel assembly back into the reactor core, without to have it cleaned leads this to an increase the activity in the primary circuit.

Aus DE-A-4 129 362 und US-A-4,847,042 kennt man Verfahren und Vorrichtungen, die das Reinigen eines Brennelements ermöglichen, indem in einen in einem Becken befindlichen Behälter Wasser hineinspritzt und gleichzeitig Wasser absaugt.Out DE-A-4 129 362 and US-A-4,847,042 disclose methods and devices, which allow the cleaning of a fuel element by placing in an in a tank located Injecting water while simultaneously sucking off water.

Jedoch ist bisher keine Vorrichtung bekannt, mit der man leicht und wirkungsvoll abgebrannte Brennelemente reinigen kann, die man dem Reaktorkern entnommen und in ein Lagergestell im Innern eines Beckens gestellt hat.however So far, no device is known, with which you can easily and effectively It can clean spent fuel, which can be removed from the reactor core removed and placed in a storage rack inside a basin Has.

Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, eine Vorrichtung zur Reinigung eines Kernreaktor-Brennelements vorzuschlagen, das durch ein Bündel von Brennstäben gebildet wird, die im Innern einer Brennelement-Tragstruktur in zueinander parallelen Stellungen gehalten werden, wobei diese Vorrichtung eine in der axialen Richtung der Brennstäbe generell geradlinige prismatische Form hat und das Brennelement dabei in einem Entaktivierungsbecken unter Wasser gelagert ist, in einer Zelle eines Lagergestells, in der das Brennelement mit seiner Vertikalachse in einer seiner Betriebsposition in dem Kernreaktor entsprechenden Position angeordnet ist, und diese Vorrichtung sehr leicht in ihre Arbeitsstellung gebracht werden kann und eine einfache Reinigung des in dem Lagergestell befindlichen Brennelements ermöglicht.The object of the invention is therefore to propose a device for cleaning a nuclear reactor fuel element, which is formed by a bundle of fuel rods, which are inside a fuel assembly support structure are held in mutually parallel positions, said device having a generally rectilinear in the axial direction of the fuel rods prismatic shape and the fuel is stored in a Entaktivierungsbecken under water in a cell of a storage rack in which the fuel assembly with its Vertical axis is arranged in a position corresponding to its operating position in the nuclear reactor, and this device can be easily brought into its working position and allows easy cleaning of the fuel assembly located in the storage frame.

Zu diesem Zweck umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung:

  • – ein generell rohrförmiges Gehäuse, dessen Querschnitt bzw. Innenquerschnitt größer ist als der Querschnitt des Brennelements, so dass das Brennelement das Gehäuse durchqueren kann,
  • – eine Grundplatte, durchbrochen von einer Öffnung mit einer Abmessung, die größer ist als die Abmessung des Querschnitts des Brennelements, auf der das Gehäuse mit einem unteren Ende ruht, um die die Grundplatte durchbrechende Öffnung herum,
  • – wenigstens zwei Positionierungsstücke unter der Grundplatte, so konzipiert, dass sie in wenigstens zwei der Zelle benachbarte Zellen des Lagergestells passen, in dem das Brennelement angeordnet wird,
  • – Wasserabsaugeinrichtungen in einem unteren Teil des Gehäuses, über der Grundplatte, und
  • – eine in vertikaler Richtung arbeitende Hebeeinrichtung des Brennelements.
For this purpose, the device according to the invention comprises:
  • A generally tubular housing whose cross section or internal cross section is larger than the cross section of the fuel assembly so that the fuel assembly can traverse the housing,
  • A base plate pierced by an opening having a dimension which is greater than the dimension of the cross-section of the fuel assembly, on which the housing rests with a lower end, around the opening penetrating the base plate,
  • At least two positioning pieces under the base plate, designed to fit in at least two of the cell adjacent cells of the storage rack in which the fuel assembly is placed,
  • - Wasserabsaugeinrichtungen in a lower part of the housing, above the base plate, and
  • - A working in the vertical direction lifting device of the fuel assembly.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügte Figur eine Realisierungsart des Verfahrens und der Vorrichtung zur Reinigung von Brennstoffelementen nach der Erfindung beschrieben.To the better understanding The invention will now be described with reference to the accompanying figure the method and apparatus for cleaning fuel elements described according to the invention.

Die einzige Figur zeigt einen Aufriss und einen Schnitt einer Zone eines Entaktivierungsbeckens für Brennstoffelemente, in dem ein Brennstoffelement mit Hilfe des Verfahrens und der Vorrichtung der Erfindung gereinigt wird.The single figure shows an elevation and a section of a zone of a Deactivation basin for Fuel elements in which a fuel element by means of the method and the device of the invention is cleaned.

In der einzigen Figur sieht man ein oberes Ende eines allgemein mit 1 bezeichneten Lagergestells, das Wände umfasst, die drei benachbarte Zellen 2a, 2b und 2c zur Lagerung von Brennelementen abgrenzen.In the single figure one sees an upper end of a generally with 1 designated storage rack comprising walls, the three adjacent cells 2a . 2 B and 2c for the storage of fuel elements.

Das Lagergestell 1 ruht mit seinem Unterteil auf dem Boden eines mit Wasser gefüllten Entaktivierungsbeckens 3, in welches das Gestell 1 und die in dem Gestell angeordneten Brennelemente eingetaucht sind.The storage rack 1 rests with its lower part on the floor of a water-filled Entaktivierungsbeckens 3 into which the frame 1 and immersed in the frame fuel assemblies are immersed.

Der obere Endteil des Gestells 1 befindet sich ausreichend tief unter dem Pegelstand des Wassers, dass der biologische Schutz des Personals, das in der Umgebung des Beckens 3 arbeitet, sichergestellt ist.The upper end part of the frame 1 is located sufficiently deep below the water level that the biological protection of the personnel working in the environment of the basin 3 works, is ensured.

Das Lagergestell 1 wird benützt, um Brennelemente eines Druckwasserreaktors wie das Brennelement 4 zu lagern, um es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu reinigen.The storage rack 1 is used to fuel a pressurized water reactor as the fuel 4 store to purify it by the method according to the invention.

Das Brennelement 4 wird durch ein Bündel von Brennstäben 5 gebildet, die parallel zueinander in einer Tragstruktur angeordnet sind, das Abstandshaltergitter 6 umfasst, verteilt über die Länge des Bündels und des Brennelements in der axialen Richtung des Bündels, wobei die Abstandshaltergitter die einem Raster entsprechende transversale Anordnung der Brennstäbe 5 in einer Ebene gewährleisten, die senkrecht ist zu der Richtung der Längsachse des Brennelements 4.The fuel element 4 gets through a bunch of fuel rods 5 formed, which are arranged parallel to each other in a support structure, the spacer grid 6 comprises, distributed over the length of the bundle and the fuel assembly in the axial direction of the bundle, wherein the spacer grid the transverse arrangement of the fuel rods corresponding to a grid 5 ensure in a plane which is perpendicular to the direction of the longitudinal axis of the fuel assembly 4 ,

Die Brennelement-Tragstruktur umfasst zudem einen unteren Ansatz oder Fuß 7 und einen oberen Ansatz oder Kopf 8, jeweils am unteren Ende und am oberen Ende des Brennelements befestigt, sowie Führungsrohre, die sich in dem Brennstabraster in bestimmten Positionen befinden und die Verbindungselemente der Tragstruktur bilden, an denen die Abstandshaltergitter 6, der Fuß 7 und der Kopf 8 befestigt sind.The fuel assembly support structure also includes a lower neck or foot 7 and an upper neck or head 8th , Fastened respectively at the lower end and at the upper end of the fuel assembly, and guide tubes, which are located in the fuel assembly in certain positions and the connecting elements of the support structure, where the spacer grille 6 , the foot 7 and the head 8th are attached.

Generell hat das Brennelement 4 eines Druckwasserreaktors eine geradlinige prismatische Form mit einem quadratischen Querschnitt, dessen Seitenlänge ungefähr 20 cm beträgt. Die axiale Gesamtlänge des Brennelements ist etwas größer als 4 m.Generally, the fuel element has 4 a pressurized water reactor, a rectilinear prismatic shape with a square cross section, whose side length is about 20 cm. The total axial length of the fuel assembly is slightly larger than 4 m.

Das Lagergestell 1 definiert Lagerzellen für jeweils ein dem Brennelement 4 entsprechendes Brennelement von geradliniger prismatischer Form mit quadratischem Querschnitt.The storage rack 1 defines storage cells for each one the fuel assembly 4 corresponding fuel element of rectilinear prismatic shape with square cross-section.

Die vertikalen Wände 9 des Lagergestells 1 grenzen zwischen sich Zellen ab, deren quadratische Querschnitte einem Netz mit quadratischen Maschen entsprechen, so dass eine Zelle wie die Zelle 2b auf ihren vier Seiten generell von vier entsprechend zwei zueinander senkrechten Reihen angeordneten Zellen wie etwa 2a und 2c umgeben ist.The vertical walls 9 of the storage rack 1 between them, cells whose quadratic cross-sections correspond to a network of square meshes, so that a cell as the cell 2 B on its four sides in general of four according to two mutually perpendicular rows arranged cells such as 2a and 2c is surrounded.

Wenn das Brennelement 4 sich ganz im Innern einer Zelle wie etwa der Zelle 2b befindet, befindet sich sein Kopf 8 unterhalb der Spitzen der vertikalen Wände 9 des Lagergestells.When the fuel element 4 in the very heart of a cell, such as the cell 2 B is his head 8th below the tips of the vertical walls 9 of the storage rack.

Um das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren bei einem Brennelement 4 anzuwenden, das sich in einer Zelle wie etwa der Zelle 2b befindet, bringt man über dem oberen Teil des Lagergestells 1 eine allgemein mit 10 bezeichnete Reinigungsvorrichtung zum Einsatz.To the cleaning method according to the invention in a fuel assembly 4 apply in a cell such as the cell 2 B is, you bring over the upper part of the storage rack 1 a general with 10 designated cleaning device used.

Die Reinigungsvorrichtung 10 umfasst eine Grundplatte 11, aus deren Unterseite zwei Positionierungsstücke 13 herausragen.The cleaning device 10 includes a base plate 11 , from the bottom two positioning pieces 13 protrude.

Um eine gute Stabilität der Reinigungsvorrichtung 10 zu gewährleisten, verwendet man generell eine Grundplatte 11 mit zwei Positionierungsstücken 13, so angeordnet, dass sie sich in zwei der vier entsprechend zwei senkrechten Reihen angeordneten Zellen setzen können, welche die Zelle 2b umgeben, in der sich das Brennelement 4 befindet, das gereinigt werden soll.To ensure good stability of the cleaning device 10 To ensure, one generally uses a base plate 11 with two positioning pieces 13 arranged so that they can be placed in two of the four arranged according to two vertical rows of cells, which the cell 2 B surrounded, in which the fuel element 4 is to be cleaned.

Generell können die Positionierungsstücke 13 einen quadratischen Querschnitt aufweisen, der im Wesentlichen dem Querschnitt eines Brennelements entspricht, oder einen in dem quadratischen Querschnitt der Zeilen enthaltenen runden Querschnitt.Generally, the positioning pieces 13 have a square cross section, which substantially corresponds to the cross section of a fuel assembly, or a circular cross section contained in the square cross section of the rows.

Man kann eine beliebige Anzahl an die Position und die Konfiguration der Brennelement-Aufnahmezellen angepasste Positionierungsstücke benutzen.you can have any number of position and configuration use the fuel assembly receiving cells adapted positioning pieces.

Die Grundplatte 11 wird in ihrem zentralen Teil von einer zum Beispiel quadratischen Öffnung 14 durchquert, die so groß ist, dass ein Brennelement sie passieren kann. Auf der Oberseite der Grundplatte 11, über der Durchgangsöffnung 14, befindet sich eine Absauggehäuse 12, das generell die Form einer an ihren beiden Enden offenen rohrförmigen Hülle hat.The base plate 11 becomes in its central part of an for example square opening 14 which is so large that a fuel element can pass through it. On top of the base plate 11 , above the passage opening 14 , there is a suction housing 12 generally in the form of a tubular shell open at both ends thereof.

Die Öffnung am unteren Ende des Absauggehäuses 12 überdeckt die Durchgangsöffnung 14 der Grundplatte 11 vollständig. Außerdem umfasst das Gehäuses 12 einen sich von unten nach oben erweiternden Teil und hat einen ausreichenden Querschnitt, um ein Brennelement durchzulassen, so dass das Brennelement 4 das Innenvolumen des Gehäuses 12 durchqueren kann, wenn man es in der vertikalen Richtung und nach oben verschiebt. Außerdem hat der erweiterte Teil des Gehäuses 12 einen Querschnitt, der wesentlich größer ist als der Querschnitt des Brennelements, so dass beim Hochheben des Brennelements 4 – wie dargestellt in der Figur – am oberen Ende des Gehäuses 12, um das Brennelement herum, eine Durchlassöffnung für das Wasser des Beckens existiert.The opening at the lower end of the suction housing 12 covers the passage opening 14 the base plate 11 Completely. In addition, the housing includes 12 a part which widens from the bottom to the top and has a sufficient cross-section to pass a fuel element, so that the fuel element 4 the internal volume of the housing 12 can cross if you move it in the vertical direction and up. Also has the extended part of the case 12 a cross section which is substantially larger than the cross section of the fuel assembly, so that when lifting the fuel assembly 4 - As shown in the figure - at the top of the housing 12 , around the fuel element, there exists a passage for the water of the basin.

Das Gehäuses 12 ist durch Stutzen 17 und Leitungen 16 mit einer oder mehreren Pumpeinrichtungen 18 verbunden, die sich über dem oberen Pegelstand des Beckens 3 befinden. Die Stutzen 17 befinden sich im unteren Teil des Absauggehäuses 12, so dass die Pumpen 18 das Wasser absaugen, das aus dem Becken in den oberen Teil des Gehäuses 12 eintritt und in generell vertikaler Richtung von oben nach unten fließt.The housing 12 is through neck 17 and wires 16 with one or more pumping devices 18 connected, which is above the upper water level of the basin 3 are located. The pillars 17 are located in the lower part of the suction housing 12 so the pumps 18 Siphon the water from the basin into the upper part of the housing 12 enters and flows in a generally vertical direction from top to bottom.

In dem Fall eines Brennelements von geradliniger prismatischer Form mit quadratischen Querschnitt kann man vier Absaugeinrichtungen vorsehen, von denen jede einen Stutzen 17 und eine Leitung 16 umfasst, verbunden mit einer Absaug- und Pumpeinheit 18, wobei die Achsen der Stutzen 17 sich paarweise und entsprechend zwei Richtungen gegenüberstehen, jeweils um 90° versetzt in Bezug auf die Mediane des Querschnitts der Zelle 2b, in der das Brennelement, das gereinigt wird, sich befindet.In the case of a square prism rectilinear fuel assembly, four suction devices can be provided, each of which has a nozzle 17 and a line 16 includes, connected to a suction and pumping unit 18 , where the axes of the nozzles 17 in pairs and correspondingly facing two directions, each offset by 90 ° with respect to the median of the cross section of the cell 2 B in which the fuel element that is being cleaned is located.

Jede der einen Stutzen 17 und eine Leitung 16 umfassenden Absaugeinrichtungen kann mit einer eigenen Pumpeinheit 18 verbunden sein, oder es können mehrere Absaugeinrichtungen oder sogar alle Absaugeinrichtungen mit einer gemeinsamen Pump- und Absaugeinheit verbunden sein.Each of the one neck 17 and a line 16 comprehensive suction can with its own pumping unit 18 be connected, or it may be connected to a common pumping and suction unit multiple suction or even all suction.

Zur Durchführung der Reinigung des Brennelements befestigt man den Kopf 8 des Brennelements an einer Hebeeinrichtung 20, die eine Hebe- und Handhabungseinrichtung der Brennelemente in dem Entaktivierungsbecken 3 sein kann, und zieht dann das Brennelement in der vertikalen Richtung hoch, die der axialen Richtung des Brennelements entspricht, wie in konventioneller Weise durch den Pfeil 19 dargestellt.To carry out the cleaning of the fuel element to fasten the head 8th of the fuel assembly to a lifting device 20 comprising a lifting and handling device of the fuel assemblies in the deactivation tank 3 and then pulls up the fuel assembly in the vertical direction corresponding to the axial direction of the fuel assembly as conventionally indicated by the arrow 19 shown.

Die Höhe des Absauggehäuses 12 ist wesentlich kleiner als die Länge des Brennelements in axialer Richtung, so dass die Reinigung des Brennelements im Innern des Gehäuses Teilstück für Teilstück erfolgt. Das Hochziehen kann kontinuierlich erfolgen, oder diskontinuierlich, so dass sich sukzessiv aufeinanderfolgende Teilstücke des Brennelements im Innern des Absauggehäuses 12 befinden, in dem man die Reinigung durchführt.The height of the suction housing 12 is substantially smaller than the length of the fuel assembly in the axial direction, so that the cleaning of the fuel assembly inside the housing section by section takes place. The pulling up can be continuous, or discontinuous, so that successive successive sections of the fuel assembly in the interior of the suction 12 in which you perform the cleaning.

Das aus dem Innern des Gehäuses abzusaugende Wasser des Beckens dringt durch die obere Öffnung des Gehäuses 12 ein, an der Peripherie des Brennelements 4, das im Innern des Gehäuses 12 in vertikaler Richtung verschoben wird. Das Wasser fließt im Innern des Gehäuses 12 in einer im Wesentlichen senkrechten Richtung von oben nach unten, so dass es die Lücken zwischen den Gittern und den Brennstäben und zwischen den Brennstäben durchquert, zum Beispiel auf allen vier Seiten des Brennelements.The water to be sucked from the interior of the housing penetrates through the upper opening of the housing 12 a, at the periphery of the fuel assembly 4 inside the case 12 is moved in the vertical direction. The water flows inside the housing 12 in a substantially vertical direction from top to bottom, so that it traverses the gaps between the grids and the fuel rods and between the fuel rods, for example on all four sides of the fuel assembly.

Die Fließrichtung des Reinigungswassers durch das Brennelement-Teilstück, das sich gerade im Innern des Gehäuses 12 befindet, ist der Fließrichtung des Kühlwassers, welches das Brennelement während seines Einsatzes im Reaktorkern durchströmt, entgegengesetzt. Diese Umkehrung der Fließrichtung des Reinigungswassers in Bezug auf das Kühlwasser ermöglicht das Loslösen eventueller Abfälle, die sich – transportiert vom Kühlwasser – während des Reaktorbetriebs in Zwischenräumen des Brennelements festgesetzt haben könnten.The flow direction of the cleaning water through the fuel assembly section, located just inside the housing 12 is the flow direction of the cooling water, which is the fuel during its use in the reactor core flows through, opposite. This reversal of the direction of flow of the cleaning water with respect to the cooling water allows the release of any waste which, transported by the cooling water, could have become trapped in the fuel assembly spaces during reactor operation.

Das eventuell Abfälle mitführende Reinigungswasser gelangt durch die Stutzen 17, die Leitungen 16 und die Pumpen 18 in Filtereinrichtungen 21, in denen eventuelle aus den Brennelementen gespülte Abfälle aus dem Wasser herausgefiltert werden, ehe es in das Becken 3 zurückgeleitet wird.Any cleaning water carrying waste will pass through the nozzles 17 , the wires 16 and the pumps 18 in filter devices 21 in which any wastes flushed from the fuel elements are filtered out of the water before it enters the tank 3 is returned.

Die Wirksamkeit der Reinigung durch eine in Bezug auf die Normalzirkulation des Kühlwassers entgegengesetzte Zirkulation des Reinigungswassers in dem Brennelement kann erhöht werden, indem man in den in das Gehäuse 12 eintretenden Wasserstrom, symbolisiert durch die Pfeile 22, einen Druckluftstrom oder auch Trockeneis einspeist, erzeugt durch Gefrieren von Kohlendioxid. Dies erzeugt lokale Turbulenzen in der Umgebung der Oberflächen des wasserumspülten Brennelements und begünstigt die Loslösung der Teilchen, die eventuell an Teilen des Brennelements haften oder eingeklemmt sind in kleine Lücken zwischen den Brennelementen.The effectiveness of the cleaning by a circulation of the cleaning water in the fuel element which is opposite in relation to the normal circulation of the cooling water can be increased by placing it in the housing 12 entering stream of water, symbolized by the arrows 22 , a compressed air stream or dry ice, generated by freezing of carbon dioxide. This creates local turbulence in the vicinity of the surfaces of the waterblown fuel assembly and promotes the disengagement of the particulate matter that may or may not adhere to or become trapped in portions of the fuel assembly into small gaps between the fuel assemblies.

Zur Einspeisung von Druckluft oder Trockeneis in den in das Gehäuse 12 eintretenden Wasserstrom 22 benutzt man Einspeisungsleitungen 23, die verbunden sind mit dem Eingangsteil oder dem Mittelteil des Gehäuses 12, zum Beispiel auf den vier Seiten des Gehäuses, über den vier Absaugstutzen 17.For feeding compressed air or dry ice into the housing 12 entering water stream 22 one uses feed lines 23 , which are connected to the input part or the central part of the housing 12 For example, on the four sides of the housing, over the four exhaust nozzles 17 ,

An ihren dem Gehäuse 12 entgegengesetzten Ende sind die Einspeisungsleitungen 23 mit Druckluftspeichern 24 und/oder Trockeneisspeichern verbunden, die mit einem Kühlsystem des Kohlendioxids verbunden sind, das man in die Einspeisungsleitung 23 schickt.At her the case 12 opposite end are the feed lines 23 with compressed air storage 24 and / or dry ice accumulators connected to a cooling system of carbon dioxide introduced into the feed line 23 sends.

Das Reinigen des Brennelements erfolgt, indem man das Brennelement in vertikaler Richtung verschiebt, wie angedeutet durch den Pfeil 19, um alle Teile des Brennelements mit dem Reinigungswasserstrom zu durchspülen, von seinem oberen Ansatz oder Kopf 8 bis zu seinem unteren Ansatz oder Fuß 7. Die Reinigungswasserströme ermöglichen insbesondere, Abfälle loszulösen, die eingeklemmt sind zwischen den Stäben und den Abstandshaltergittern oder zwischen den Stäben oder auch bei den Ansätzen und insbesondere beim unteren Ansatz oder Fuß 7.The cleaning of the fuel assembly is done by moving the fuel assembly in the vertical direction, as indicated by the arrow 19 to flush all parts of the fuel assembly with the cleansing water stream from its upper neck or head 8th to his lower neck or foot 7 , In particular, the cleaning water streams enable waste to be released that is trapped between the bars and the spacer grids or between the bars or even at the bases and especially at the bottom of the base or foot 7 ,

Nach der vollständigen Reinigung des Brennelements senkt man das Brennelement ab in seine Lagerstellung im Innern der Zelle 2b und man verschiebt die Reinigungsvorrichtung 10 in eine neue Position, um ein anderes in dem Lagergestell 1 angeordnetes Brennelement 4 zu reinigen.After complete cleaning of the fuel element is lowered from the fuel assembly in its storage position inside the cell 2 B and you move the cleaning device 10 in a new position to another in the storage rack 1 arranged fuel element 4 to clean.

Die Reinigungsvorrichtung 10 kann auch stationär sein, das heißt dauerhaft über einer Zelle des Lagergestells 1 positioniert sein, in der man die zu reinigenden Brennelemente nacheinander anordnet.The cleaning device 10 can also be stationary, that is permanently over a cell of the storage rack 1 be positioned in which one arranges the fuel to be cleaned sequentially.

Anzumerken ist, dass die Verwendung von Positionierungs- bzw. Fixierungsstücken 13 der Reinigungsvorrichtung, die eine gewisse Länge aufweisen, es notwendig machen kann, für diese Stücke 13 Zellen zu benutzen, die keine Brennelemente enthalten. Es ist auch möglich, Fixierungsstücke 13 zu benutzen, für die der Platz über den gelagerten Brennelementen ausreicht.It should be noted that the use of positioning or fixation pieces 13 The cleaning device, which may have a certain length, may make it necessary for these pieces 13 Use cells that do not contain fuel. It is also possible fixation pieces 13 to use, for the space above the stored fuel sufficient.

Auf jeden Fall ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung eine wirksame, einfache und schnelle Reinigung abgebrannter Brennelemente, die in einem Lagergestell enthalten sind, das sich in einem Entaktivierungsbecken befindet.On every case possible the device according to the invention an effective, easy and fast spent fuel cleanup, the contained in a storage rack located in a deactivation basin located.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Realisierungsart beschränkt.The The invention is not limited to the embodiment described above.

So können das Gehäuse 12 und die Absaugeinrichtungen des Wassers aus dem Innern des Gehäuses 12 Ausführungsformen aufweisen, die sich von den oben beschriebenen unterscheiden.So can the case 12 and the suction of the water from the interior of the housing 12 Have embodiments that differ from those described above.

Man kann dem Reinigungswasser jedes Additiv beigeben, das die Effizienz der Reinigung verbessert.you can add any additive to the cleaning water that increases the efficiency the cleaning improved.

Die Erfindung betrifft generell die Reinigung jedes abgebrannten Leichtwasserreaktor-Brennelements.The The invention generally relates to the purification of each spent light water reactor fuel assembly.

Claims (4)

Vorrichtung zur Reinigung eines Kernreaktor-Brennelements (4), gebildet durch ein Bündel von Brennstäben (5), in zueinander parallelen Stellungen gehalten im Innern eines Brennelement-Traggestells (6, 7, 8), mit einer in der axialen Richtung der Brennstäbe (5) generell geradlinigen prismatischen Form, wobei das Brennelement in einem Entaktivierungsbecken (3) unter Wasser gelagert wird, in einer Zelle (2b) eines Lagerungsgestells (1), in der das Brennelement (4) mit seiner Vertikalachse in einer seiner Betriebsposition in dem Kernreaktor entsprechenden Position angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: – ein generell rohrförmiges Gehäuse (12), dessen Querschnitt bzw. Innenquerschnitt größer ist als der Querschnitt des Brennelements (4), so dass das Brennelement (4) das Gehäuse durchqueren kann, – eine Grundplatte (11), durchbrochen von einer Öffnung (14) mit einer Abmessung, die größer ist als die Abmessung des Querschnitts des Brennelements (4), auf der das Gehäuse (12) mit einem unteren Ende ruht, um die die Grundplatte (11) durchbrechende Öffnung (14) herum, – wenigstens zwei Positionierungsstücke (13) unter der Grundplatte, so konzipiert, dass sie in wenigstens zwei der Zelle (2b) benachbarte Zellen des Lagerungsgestells passen, in dem das Brennelement (4) angeordnet wird, – Wasserabsaugeinrichtungen (16-18) in einem unteren Teil des Gehäuses (12), über der Grundplatte (11), und – eine in der vertikalen Richtung (19) arbeitende Hebeeinrichtung (20) für das Brennelement (4).Device for cleaning a nuclear reactor fuel assembly ( 4 ) formed by a bundle of fuel rods ( 5 ), held in mutually parallel positions inside a fuel assembly support frame ( 6 . 7 . 8th ), with one in the axial direction of the fuel rods ( 5 ) generally rectilinear prismatic shape, with the fuel assembly in a deactivation basin ( 3 ) is stored under water in a cell ( 2 B ) a storage rack ( 1 ), in which the fuel assembly ( 4 ) is arranged with its vertical axis in a position corresponding to its operating position in the nuclear reactor, characterized in that it comprises: - a generally tubular housing ( 12 ), whose cross-section or inner cross-section is greater than the cross-section of the fuel assembly ( 4 ), so that the fuel assembly ( 4 ) can traverse the housing, - a base plate ( 11 ), pierced by an opener tion ( 14 ) with a dimension that is greater than the dimension of the cross section of the fuel assembly ( 4 ), on which the housing ( 12 ) rests with a lower end around which the base plate ( 11 ) opening ( 14 ), - at least two positioning pieces ( 13 ) under the base plate, designed to fit into at least two of the cells ( 2 B ) adjacent cells of the storage rack in which the fuel assembly ( 4 ), - water suction devices ( 16 - 18 ) in a lower part of the housing ( 12 ), above the base plate ( 11 ), and - one in the vertical direction ( 19 ) working lifting device ( 20 ) for the fuel assembly ( 4 ). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen (23, 24) zum Einspritzen einer Substanz in das Gehäuse (12) mit dem Gehäuse (12) verbunden sind, über einer Absaugzone (17) des Wassers des Beckens (3) aus dem Gehäuse (12).Device according to claim 1, characterized in that devices ( 23 . 24 ) for injecting a substance into the housing ( 12 ) with the housing ( 12 ), above a suction zone ( 17 ) of the water of the basin ( 3 ) out of the housing ( 12 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (16-18) zum Absaugen von Wasser aus dem Gehäuse (12) wenigstens ein Absaugsystem mit einem Stutzen (17) umfassen, der ihn einem unteren Teil des Gehäuses (12) mündet, wobei eine Absaugeinheit (18) wie etwa eine Pumpe sich über der Wasseroberfläche des Beckens (3) befindet und eine Leitung (16) einen Ansaugteil der Pumpe (18) mit dem Stutzen (17) verbindet.Device according to one of claims 1 and 2, characterized in that the devices ( 16 - 18 ) for sucking water from the housing ( 12 ) at least one suction system with a nozzle ( 17 ), which attaches it to a lower part of the housing ( 12 ), wherein a suction unit ( 18 ) such as a pump above the water surface of the basin ( 3 ) and a line ( 16 ) a suction part of the pump ( 18 ) with the neck ( 17 ) connects. Vorrichtung nach Anspruch 3 im Falle eines Brennelements (4) mit einem quadratischen Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugeinrichtungen (16-18) vier Absaugeinrichtungen umfassen, von denen jede einen Absaugstutzen aufweist, der in dem Gehäuse (12) gegenüber einer Seite des prismaförmigen Brennelements (4) mit quadratischem Querschnitt mündet.Apparatus according to claim 3 in the case of a fuel assembly ( 4 ) with a square cross-section, characterized in that the suction devices ( 16 - 18 ) comprise four suction devices, each of which has a suction nozzle, which in the housing ( 12 ) to one side of the prismatic fuel assembly ( 4 ) opens with a square cross-section.
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